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Thermographie infrarouge et qualifications requisesGHD

Geneviève Renaud, ing. B.Sc.

Plan de la présentation

Qu’est-ce que la thermographie infrarouge

Principe de base

Normes et certification

Application en enveloppe du bâtiment

Étude de cas

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Qu’est-ce que la thermographie infrarouge

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Historique

1800: Sir William Herschel, astronome anglais d’origine Allemande

Mesure des températures suivant la diffraction de la lumière

La lumière, au-delà du rouge chauffait ses thermomètres

Il a nommé le tout le dark heat

Qu’est-ce que l’infrarouge

Source: INTEGRAL Science Data Centre

IR court IR moyen IR long

Longueur d’onde (μm)

Tran

smission (%)

Transmission dans l’air

Comment les caméras infrarouges ont évolué 1950: Mis au point pour usages militaires

1960: Première utilisation des imageurs commerciaux

Lourdes et non portables

Refroidies à l’azote liquide

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Comment les caméras infrarouges ont évolué

1970: portables

1980: remplacement de l’azote liquide par des méthodes de refroidissement électronique

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Principe de base

Transfert de chaleur

Quels sont les trois modes de transfert de chaleur?

1) Conduction

2) Convection

3) Rayonnement / radiation

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Conduction : transfert de chaleur par contact direct

Le matériel a une conductivité thermique k

Aire A

Conduction

Voici un exemple de tous les jours…

Conduction

Voici un exemple de tous les jours…

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Conduction

Mur isolé en condition hivernale(vue intérieure)

Mur sans isolant en condition estivale(vue intérieure)

Conduction

Problèmes d’infiltration d’eau Eau/humidité emprisonnée dans les éléments de maçonnerie

Changement de phase

Température

Apport d’énergie

334 kJ/kg

2 260 kJ/kg

Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme  

‐ Lavoisier

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Convection

Densité! ∆

Eau froide descend

Eau chaude monte Eau froide 

descend

Convection

Mouvement d’air direct Effet cheminée

Source:  WILSON, A.G. and G. T. TAMURA, CBD 104  StackEffect in Building, NRCC, 1986

Source: QUIROUETTE, Rick. La pression d’air et l’enveloppe du bâtiment, SCHL, novembre 2004

Convection

Mouvement d’air direct Effet cheminée

Vent

Source: QUIROUETTE, Rick. La pression d’air et l’enveloppe du bâtiment, SCHL, novembre 2004

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Convection

Mouvement d’air direct Effet cheminée

Vent

Ventilation mécanique

Source: QUIROUETTE, Rick. La pression d’air et l’enveloppe du bâtiment, SCHL, novembre 2004

Convection

Mouvement d’air indirect

Vue extérieure: Convection d’air au dos du revêtement de vinyle due à une discontinuité dans le système pare‐air 

Vue intérieure: Convection d’air due à une installation inadéquate de l’isolant en natte

Convection

Mouvement d’air direct

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Rayonnement

Capacité thermique

La chaleur spécifique (cp) x la densité (ρ)

Basé sur un volume de matière

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1 cm

1 cm

La quantité d’énergie absorbée ou libérée par une unité de volumelorsqu’un matériau change de température 1 centimètre cube change de 1°C

EauBétonBriqueTerre cuiteGypse

Les différences de capacités thermiques sont détectées en régime transitoire

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Rayonnement

Unité scellée descellée

Température de surface et température interne

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Température de surface et température interne

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Preuve mathématique

Conduction

12.517 ∙ /

1 294 249

0.397 / ∙ 1 45

17.9

Convection

100 / ∙ 294 249

100 / ∙ 1 45

4500

Source: WHITELAW, Jim H. Convective Heat Transfer, Thermopedia TM, A‐to‐Z Guide to Thermodynamics, Heat & Mass transfer, and Fluids Engineering, Semantic Globe|Thermal Sciences

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Rayonnement

5.67 10 0.92 5778 2495.67 10 0.92 1,115 1058140604W

Rayonnement

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Normes et certifications

À l’international

Organisation internationale de normalisation

www.iso.org

Les normes ISO sont disponibles Au Canada par le Conseil canadien des normes (CCN)

Aux États-Unis par l’American National Standards Institute

ISO 6781

Isolation thermique – Détection qualitative d’irrégularités thermiques dans des enveloppes de bâtiments – Méthodes infrarouge

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Aux États-Unis

American Society for Testing and Materials

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ASTM C-1153 :Standard practice for the Location of Wet Insulation in Roofing Systems Using Infrared Imaging

ASTM C-1060 : Standard practice for Thermographic Inspection of InsulationInstallations in Envelope Cavities of Frame Buildings

ASTM E-1186 : Standard practice for Air Leakage Site Detection in Building Envelopes and Air Barrier Systems

ASNT

American Society for NondestructiveTesting

Crée pour 12 méthodes diagnostics non destructives (NDT), des normes pour la certification et la qualification du personnel CP-189 (norme)

SNT-TC-1A (guide)

Un guide, à l’utilisation volontaire, pour la certification et la qualification du personnel

L’employeur adopte une pratique écrite conforme à TC-1A

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Au Canada: Office des normes générales du Canada (ONGC) Normes Canadiennes pour les produits, services et la certification

de personnel

Pas de norme de certification pour la thermographie (bien qu’une a failli être adoptée en 1986) CAN/CGSB 149-GP-2MP (février 1986)

Manuel d’analyse thermographique des enveloppes de bâtiment

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Devis directeur national

La sections 02-27-13 décrit les exigences du gouvernement fédéral pour la fourniture des services d’analyse thermographique des enveloppes (les murs) de bâtiment pour leur bâtiment

La sections 02-27-16 décrit les exigencesdu gouvernement fédéral pour la fourniture des services d’analyse thermographique des toitures pour leur bâtiment

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Devis directeur national

Référence aux normes: ASNT

ASTM (C1060/E1186 pour l’enveloppe et C1153 pour les toitures)

LEED Canada-NC (crédit EA2 et EA3)

CGSB

Requiert un thermographe niveau II (cueillette et rapport)

Assurance de la qualité Les spécialistes chargée de la production des rapports doivent bien connaître les

principes et les lois de la physique et de la chimie ainsi que les effets des phénomènes physiques et chimiques sur les systèmes et leurs matériaux constitutifs, […], posséder une formation technique et professionnelle en matière de conception de toitures et de performance hygrométrique de celles-ci, obtenue dans un établissement (collège ou université) reconnu…

3 années d’expérience

Certificat de compétence délivré par un niveau III ASNT

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Similaire au DDN ASNT, ASTM C1153, LEED (crédits EA2 et EA3) et CGSB 149-GP-2MP

Assurance de la qualitéSpécialiste de la cueillette: 5 années d’expérience

Détenir une carte d’inspecteur valide de l’AMCQ

Avoir suivi des cours accrédités par l’ASNT

Niveau I

Spécialiste de la production des rapports: 10 années d’expérience en toiture

7 années d’expérience en thermographie

Posséder une formation technique et professionnelle (collège ou université)

Niveau I

Fournir un certificat de compétence délivré par un niveau III ASNT

Devis de l’AMCQ

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Éléments pour la qualification

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Formation Expérience

Normes

Formation au travail

Application spécifique

Procédure d’inspection spécifique

Qualité

Deux types de certification

Un certificat attestant que vous avez suivi et réussi la formation de base.

Il s’agit de la certification de base

Un certificat attestant que vous êtes qualifié pour effectuer des types d’inspections spécifiques.

C’est la seule qui compte pour l’employeur ou le client.

Il s’agit de la certification professionnelle

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Certification de base

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Les niveaux de certification de l’ASNT Niveau I: opérateur

Cueillette et collecte des données Formation 30 à 32 heures

210 heures d’expérience cumulées à l’intérieur de 1,5 à 9 mois

Réussite de l’examen de certification

Niveau II: rédacteurInterpréter les données et superviser le(s) niveau I Formation de 32 à 34 heures

1260 heures (+ 210 h du niveau I) à l’intérieur de 9 à 27 mois

Réussite de l’examen de certification

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Les niveaux de certification de l’ASNT Niveau III (Corporatif): gestionnaire de programme Personne responsable pour le programme de thermographie

Niveau III (Détenteur d’un certificat): expert technique 3 à 5 ans d’expérience

Examen ASNT dans un centre d’examen ASNT

Enregistré et vérifiable sur le site web de l’ASNT

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Applications en enveloppe du bâtiment

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Toitures

Le jour, les composantes humides emmagasinent une plus grande quantité d’énergie que les matériaux secs

Après le coucher du soleil, les surfaces sèches se déchargent rapidement de l’énergie solaire absorbée durant la journée, alors que les surfaces humides afficheront une température de surface plus élevées

Normes ASTM

ASTM C-1153 :

Standard practice for the Location of Wet Insulation in Roofing SystemsUsing Infrared Imaging

Procédure détaillée pour la détectionde l’humidité dans une toiture À partir du toit ou d’un aéronef (hélicoptère, drone ou autres)

Décrit les équipements de base nécessaires

Spécifie les conditions d’inspection requises

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Inspection thermographique- Toitures

Image infrarouge, nommée thermogramme, d’un bassin de toit ure  saturé d’eau 

FLIR T‐640: caméra infrarouge à haute définition (640 x 480) 

Discontinuité dans l’étanchéité à l’air à la liaison toiture / mur de l’appentis

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Inspection thermographique- Toitures

Thermographie de toiture

Pourquoi faire une thermographie de toiture? Pour localiser les matériaux humides

Pour faire valoir sa garantie

Pourquoi on ne veut pas de matériaux humides? Parce que la résistance thermique est moindre (l’eau est un excellent

conducteur)

Quel est le coût d’un toit saturé?

Consommation énergétique excessive

Dommages intérieurs par les fuites

Dégradation de la membrane et de la structure

Durée limitée – budget

Perte de valeur (immeuble)

Sécurité: 4 pouces d’isolant saturé équivaut

au poids de 40 pouces de neige

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Toits à membrane monopli

Certains matériaux de membranes sont très réfléchissants, surtout dans les ondes longues

L’importance de la validation

Surépaisseur de membrane

Inspection thermographique- Enveloppe verticale

Bâtiment générique

Radiation solaire Emmagasinage de la chaleur 

(capacité thermique) Infiltration d’eau Diffusion de l’humidité

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Inspection thermographique- Enveloppe verticale

Bâtiment générique

Radiation solaire Emmagasinage de la chaleur 

(capacité thermique) Infiltration d’eau Diffusion de l’humidité

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‐35°C

21°C

‐5°C

21°C

Relevé intérieur Relevé extérieur

Inspection thermographique- Enveloppe verticale

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21°C

‐5°C

21°C

Relevé intérieur Relevé extérieur

Inspection thermographique- Enveloppe verticale

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Normes ASTM

ASTM C-1060 :

Standard practice for ThermographicInspection of Insulation Installations in Envelope Cavites of Frame Buildings

Une norme complète qui détaille les conditions ainsi que les étapes nécessaires pour compléter une inspection de bâtiment

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Normes ASTM

ASTM E-1186 :

Standard practice for Air Leakage Site Detection in Building Envelopes and Air Barrier Systems

Une méthode pour l’utilisation de la thermographie infrarouge pour localiser les discontinuités dans le système d’étanchéité à l’air

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Les transferts de chaleur

Mode transitoire Le flux de chaleur peut se produire dans

plusieurs directions

En réchauffement ou en refroidissement

Connaître la partie du cycle de transition (atteinte d’un équilibre)

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Pression neutre

Différentiel de pression négatif

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Thermographie de l’enveloppe

Pourquoi faire une thermographie de l’enveloppe verticale? Pour s’assurer de la continuité du système pare-air

(contrôle de la qualité)

Pour localiser les zones d’affaissement de l’isolant

Pour cibler une infiltration d’eau

Parce qu’il y a des problèmes d’odeur

Parce qu’il y a des plaintes d’inconforts

Pour avoir un portrait d’ensemble de la performance de l’immeuble (aide à localiser où faire des ouvertures exploratoires)

Cartographie thermique : façades

www.ghd.com